喷泉实验连续化实验创新

江苏省昆山市震川高级中学(215300) 沈玉红

1 问题的提出

苏教版化学教材必修1中，涉及到了一个重要的实验——氨气的喷泉实验，并在“活动与探究”栏目中专门探讨氨气喷泉实验的操作及现象。具体操作如下：在干燥的烧瓶内充满氨气，塞上带有玻璃管和胶头滴管的橡胶塞，打开橡皮管上的止水夹，挤压胶头滴管，观察现象。

教师在实际操作时发现，利用教材中的演示实验装置(见图1)进行实验存在一些不足，主要有：由于做实验所需的氨气是实验室事先制备好的，带到教室的过程中容易泄露，造成环境污染；同时由于空气的残留以及泄露时空气的进入，也容易导致实验中的“喷泉”不明显，甚至会导致实验失败；在进行多个班级的连续教学时，需要准备多个圆底烧瓶，不便于教师的携带及教学的演示。

图1 教材上的喷泉实验装置

为了解决以上问题，笔者翻阅相关文献，在参考前人改进装置的基础上，设计了一种可以重复使用的喷泉实验装置，并在实际教学中显示出优势。

2 实验器材与试剂

酒精灯1个、500 mL大烧杯1个、铁架台1个、圆底烧瓶2个、双孔塞1个、单孔塞1个、T形管2个、90°玻璃弯管1个、自制花洒喷头1个、玻璃导管与橡皮管若干、浓氨水、沸石。

3 实验操作步骤

3.1 自制花洒喷头

取1根可弯折的吸管，沿着中间的弯曲处剪断。取较短的一端，将其头部剪成倒“V”型，并用小火微热倒“V”型两侧后趁热按压，将倒“V”型两侧的开口封住。再用细针在已封住口的倒“V”型吸管附近扎几个小孔，一个花洒就制作完成了，如图2所示。

图2 自制花洒喷头(正面与侧面)

3.2 组装实验仪器

将两个圆底烧瓶通过两个T形管、若干玻璃导管及橡皮管组装成如图3所示的一套实验装置。

图3 喷泉实验连续化实验创新装置图

3.3 喷泉实验操作

(1)检查完装置气密性后，在圆底烧瓶1中，加入烧瓶1/3体积的浓氨水及少量沸石。在大烧杯中加入烧杯4/5体积的蒸馏水，并在水中加入5～6滴酚酞试剂。

(2)打开止水夹1与止水夹2，关闭止水夹3，点燃酒精灯，用酒精灯加热圆底烧瓶1。

(3)当滴有酚酞的水溶液变红后，继续等待30 s左右后，关闭止水夹2，打开止水夹3，使氨气从止水夹3所在的导管中逸出，将其中的空气也排尽。此时，移走酒精灯，关闭止水夹1。下面红色的溶液慢慢往上喷射出来，形成红色喷泉。

3.4 重复实验操作

(1)一次实验结束后，打开止水夹3，拔掉止水夹3一侧的橡皮管，使烧瓶2中的液体向下重新流入大烧杯中。

(2)重新连接止水夹3处的橡皮管，更换滴有酚酞的水(换成无色的)，重复喷泉实验操作的实验步骤，实现喷泉实验的循环使用。

4 创新实验原理

加热圆底烧瓶1中的浓氨水，此时氨气的生成速率远远大于它的溶解速率，因此氨气不会形成倒吸。打开止水夹1、2，关闭止水夹3，并且停止加热浓氨水以后，此时氨气的溶解速率相对与生成速率来说更有优势，因而立刻形成美丽的红色喷泉。如果整个操作过程都比较规范的话，水溶液最终可以充满整个烧瓶，实验效果非常明显。

当然，要想保证实验成功，有些细节方面还需注意，如：带着花洒的导管，要尽量深入到圆底烧瓶2的底部，以便于空气的排出；连通止水夹2的导管，在圆底烧瓶2中不能伸入太多，与塞子平齐或比塞子略高一点即可；大烧杯中的溶液变红后，要用酒精灯继续加热浓氨水30 s左右，将圆底烧瓶2中的空气排尽；在关闭止水夹2，打开止水夹3时，稍微持续加热一会再撤去酒精灯，再将止水夹1关闭，以便将止水夹3所在的导管中的空气也排尽；一次实验结束，再次进行实验时，要将止水夹1与止水夹3之间的橡皮管拔掉，否则会影响圆底烧瓶2中溶液的流出。

5 创新实验优点

(1)装置中的氨气是现场制备的，减少了氨气在实验室制备过程中以及将氨气从实验室运送到教室的过程中的泄露问题。而且可循环使用，装一次试剂即可完成12～15次的喷泉实验，几乎可以满足一个年级的实验需求。

(2)实验时可以使整个装置中(包括所有的导管中)都充满氨气，因此“红色喷泉溶液”几乎可以充满整个烧瓶，使学生更深刻的理解氨气极易溶解的性质，并深刻体会到气体压强所带来的神奇效果，同时加强学生防倒吸的安全意识。

(3)使用了自制的花洒，使喷泉实验更具有观赏性，让学生可以更深刻的体会到化学之美。